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为探究菲律宾蛤仔(Ruditapes philippinarum)应对盐度胁迫的机制,研究人员对其溶质载体基因(RpSLCs)进行全基因组鉴定与分析。共鉴定出 307 个成员,分 5 种类型。发现其在不同阶段、组织及胁迫下差异表达,为研究双壳贝类渗透压调节机制提供依据。
在广阔的海洋世界里,生活着众多奇妙的生物,菲律宾蛤仔便是其中之一。它不仅是重要的海洋经济贝类,还在生态系统中占据着独特的地位。然而,全球环境变化的浪潮正无情地冲击着海洋生态,盐度的剧烈波动成为菲律宾蛤仔生存面临的一大挑战。夏季降雨增多,导致海水盐度降低,野生和养殖的蛤仔种群数量都受到严重影响,给贝类养殖业带来了巨大的经济损失。
在这样的背景下,深入了解菲律宾蛤仔应对盐度胁迫的机制变得刻不容缓。此前,虽然人们知道溶质载体(Solute Carrier,SLC)超家族在一些水生生物应对盐度胁迫中发挥着重要作用,但对于菲律宾蛤仔的相关研究却极为匮乏。于是,大连海洋大学的研究人员勇敢地踏上了探索之旅,开展了一项意义重大的研究。
研究人员对菲律宾蛤仔的 SLC 基因家族进行了全基因组鉴定和系统分析。他们从大连金石滩采集了野生菲律宾蛤仔,精心饲养并进行了一系列严谨的实验操作。最终,研究取得了丰硕的成果,相关论文发表在《Comparative Biochemistry and Physiology Part D: Genomics and Proteomics》上。
在研究方法上,研究人员首先对菲律宾蛤仔的基因组进行深入挖掘,鉴定出 SLC 家族成员;接着,运用生物信息学手段对这些成员的分子特征和系统发育关系进行分析;然后,借助转录组数据集,广泛分析不同组织、发育阶段及渗透压胁迫下 SLC 基因的表达谱;同时,测定菲律宾蛤仔在盐度变化时的生理指标,观察鳃组织的超微结构。
研究结果如下:
- 基因鉴定与分类:研究人员在菲律宾蛤仔中鉴定出了 307 个 SLC 基因(RpSLCs),并根据基因结构和亚家族关系将其分为 5 种类型(SLC5、SLC6、SLC16、SLC23、SLC46)。这些基因所编码的蛋白质在长度、分子量和理论等电点上都各不相同。通过系统发育分析,又将这些成员分成了 5 个组,同一组内的基因结构和基序组成相对保守。
- 基因表达差异:RNA 测序数据分析显示,RpSLC基因在菲律宾蛤仔的不同发育阶段、不同组织器官以及面对渗透压胁迫时,表达情况存在明显差异。这表明这些基因可能在蛤仔的生长发育、组织功能维持以及应对环境压力等方面发挥着重要作用。
- 生理响应:研究人员还对菲律宾蛤仔应对盐度变化时的生理水平进行了评估。通过测定血淋巴中的生理指标,以及对鳃组织进行超微结构观察,发现菲律宾蛤仔在面对盐度胁迫时,体内的生理状态会发生一系列复杂的变化,而RpSLC基因可能参与调控这些变化过程。
在研究结论和讨论部分,研究人员指出,大多数RpSLC蛋白含有超过 8 个跨膜螺旋,广泛参与了菲律宾蛤仔对渗透压胁迫的响应、不同组织器官的功能维持以及生长发育的调控。其中,SLC6A3在菲律宾蛤仔应对渗透压胁迫中可能扮演着关键角色。在其他软体动物中,已经发现 SLC 家族成员参与氨基酸等物质的转运,而在菲律宾蛤仔中,SLC6A3或许也通过类似机制,在维持细胞内渗透压平衡等方面发挥着重要作用。
这项研究首次系统地对双壳贝类应对渗透压胁迫的 SLC 基因家族进行了鉴定和分析,为深入理解 SLC 介导的跨膜运输分子机制以及菲律宾蛤仔耐盐性的调控机制提供了宝贵的线索。研究结果不仅有助于揭示菲律宾蛤仔应对盐度胁迫的奥秘,还为贝类养殖产业应对环境变化提供了理论支持,有望推动贝类养殖业的可持续发展。